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	脆性材料接触应力损伤与断裂微观机制
	褚君浩
	2008
关键词	压痕 损伤 断裂
中文摘要	纳米压痕诱发脆性材料的损伤与断裂微观机制一直是重大理论和实际应用研究课题。一是脆性材料的断裂机制一直是世纪来倍受关注但至今未有解决的理论课题；二是Si(硅)和GaAs(砷化镓)等信息材料均是IC技术中关键的基础材料，为先进军事防御系统的关键和重要组成部分，对其质量控制等愈显严格、重要和突出。本研究具有重大而直接的实际意义。根据基础研究和军事工程应用的需求，金属所承担多项国家研究项目取得多项创新性成果：1. 探索并成功地制备出适于用硅和砷化镓单晶片（3mm厚）平视和侧视观察试样；2. 首次观察到压痕诱发砷化镓和硅单晶的非晶化现象，并发现从晶体点阵向纳米晶和非晶转变的临界载荷条件；揭露并阐明了切应力导致非晶转变的机制；3. 采用逐步减薄技术，首次拍摄到裂纹尖端原子结构的高分辨像，发现裂纹形成伴随位错的激活等塑性变形现象，裂纹扩展是通过原子点阵畸变诱发的宽度为1-2nm的非晶带进行，并非裂纹尖端前方原子键逐一断开的结果，在此基础上提出了裂纹尖端扩展的新模型，并得到了原子尺度上实验结果的证实；4. 首次采用富里埃变换和逆富里埃变换，在原子尺度上获得裂纹尖端变形各向异性的重要事实；5. 根据正面像和侧面像的观察和压痕下的应力分布，提出了切应力导致点阵畸变最终产生非晶化新机制；6. 首次观察到电子束诱发非晶体晶化过程：首先在非晶体中产生具有点阵结构几个原子尺寸的一些“簇”作为晶化的核，而后随着辐照过程进行而不断长大，这些“簇”保持相同的晶体取向。并发现，晶化速率与被辐照试样的温升无关，而与电子束流密度有关，并存在一个晶化的临界电子束流密度。本研究利用物理基础知识和原理深入揭示料脆性材料接触损伤与断裂行为，在压痕诱发脆性材料的晶体-非晶体转变，裂纹尖端结构与塑性，扩展微观机制等多方面新发现。其结果在国际权威刊物： Phil..Mag.Letters; Acta Materialia; J.Mater.Res. J. Appled Phycs.等发表，被美国多本书目和手册（Adv. In Surface; High-Pre. Sur.Sci. & Eng.; Handbook of Sur.& Interface of Mater）.发表在Phil.Mag.Lett.一文：”Atomic structure at the crack-tip induced during indentation in GaAs (88(2008)19-26)被评为该刊物2008年度最优秀（best）论文.项目申请人曾受邀到美国，韩国和香港以及内地各大学和研究所做学术讲座，受到国内外同行广泛关注和高度评价。是一项优秀的创新性成果
语种	中文
内容类型	成果
源URL	[http://210.72.142.130/handle/321006/68510]
专题	金属研究所_中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	褚君浩. 脆性材料接触应力损伤与断裂微观机制. . 2008.

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